Задачи способы выражения концен ПРИМЕРЫ

СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОСТАВА РАСТВОРА

Концентрации, связывающие массу растворенного вещества, растворителя, раствора

ЗАДАЧИ НА СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ РАСТВОРОВ

Примеры решения типовых задач

Пример 1. Определить методом интерполяции процентную концентрацию раствора азотной кислоты плотность, которой эксперимен тально определена

ρх=1,383 г/см3.

Решение: По таблице находим, и выписываем две крайние плотности азотной кислоты ρ1=1,380 и ρ2=1,385 г/см3 - массовые доли, которым соответствуют w1=62,7%-ный и w2=63,72%-ный растворы. Для нахождения искомой концентрации - wх необходимо выписанные данные подставить в формулу:

Плотность не всегда изменяется прямо пропорционально изме нению состава раствора. Поэтому приведенный расчет дает результат лишь приблизительный, но для практических целей достаточно точный.

Пример 2. Сколько грамм кристаллогидрата СаCl2·6H2O и воды необходимо взять для приготовления 180 г 6 %-го раствора безводного хлорида кальция СaCl2.

Решение: Внимание! Если растворяемое вещество берут в виде кристаллогидрата, то вначале рассчитывают массу безводной соли, а затем пересчитывают ее на массу кристаллогидрата. Молярная масса кристаллогидрата равна сумме молярных масс безводной соли и воды.

Вычислить массу СaCl2, необходимую для приготовления заданного раствора:

mв-ва(СаCl2) = 180 6 10,8г; 100

Далее ведут пересчет на массу кристаллогидрата:

СaCl2·6H2O → СaCl2 + 6H2O

ν(СаCl2):ν(СаCl2·6H2O)=1:1 ν(СаCl2·6H2O)=0,097 моль, тогда m(СаCl2·6H2O)=ν(СаCl2·6H2O)·M(СаCl2·6H2O)=0,097моль·219 г/моль = 21,24г.

m(H2O) = m(р-ра) – m(СаCl2·6H2O) = 180 – 21,24=158,8 г.=V (H2O) ≈159 мл.

Пример 3. Сколько грамм воды необходимо добавить к 60 г 5%-ного раствора КОН, для получения раствора с массовой долей 3%?

Решение: I способ. Определяем массу вещества в исходном растворе:

mв-ва(КОН)= m( р ра) 5 60 3г ; 100% 100

Так как массы щелочи в 1-вом и 2-м растворах одинаковы, то находим массу второго раствора, зная его w:

m(H2O) = m2(р-ра) – m1(р-ра) =100-60=40 г.

II способ. Также определяем массу вещества щелочи, а затем принимаем массу добавленной воды за х (m(Н2О)=х), тогда масса полученного раствора будет равна m2(р-

Решая типовые задачи, за х можно принимать массу добавляемого вещества, массу раствора и др. в зависимости от условия задачи и подставлять принятые значения в формулу нахождения массовой доли.

Пример 4. Какой объем концентрированной 36,23%-ной соляной кислоты необходимо взять для приготовления 500 мл 0,2 М раствора HCl.

Решение: Находим массу безводной соляной кислоты в заданном растворе (объем раствора следует перевести в литры ):

mв-ва(HCl) = C·М(HCl)·Vр-ра(л) = 0,2 моль/ л·36,5 г/моль·0,5л = 3,65 г.

Так как mв-ва(HCl)зад.=mв-ва(HCl)исх =3,65г, то определяем массу концентрированного

Растворы обычно не взвешиваются, а отмериваются, поэтому от массы концентрированного раствора кислоты переходят к его объему см3 или мл, который отбирают пипеткой. По таблице находим плотность 36,23%-ной HCl- (ρ=1,18г/см3).

Vконц.(HCl) = m(HCl) 10,0 8,48 8,5см3

(HCl) 1,18

В данном случае объем воды рассчитывать не требуется, так как водой доводят объем раствора до метки мерной колбы.

Готовят растворы заданной нормальной концентрации аналогично молярным с той лишь разницей, что при определении массы растворяемого вещества нужно брать для расчетов не молярную массу, а эквивалентную.

В случае, когда эквивалент растворенного вещества Э=1, молярная и нормальная концентрации раствора имеют одну и ту же величину. Это относится, например, к растворам одноосновных кислот (НС1, HNO3 и т. д.), однокислотных оснований (NaOH, КОН и т. д.), солей, катион и анион которых однозарядные (КС1, NaNO3 и т. д.). Следовательно, если мы имеем для таких веществ, например, 1 М, 0,1 М и 0,5 М растворы, то можно сказать, что нормальные концентрации этих растворов соответственно 1н., 0,1 н. и 0,5 н.

Если же эквивалент растворенного вещества не равен 1, то молярная концентрация его раствора во столько раз меньше нормальной, во сколько раз эквивалент этого вещества меньше 1. Например, одномолярный раствор H2SO4 (Э=1/2) является двунормальным, а 0,5 М раствор А1Сl3 (Э = 1/3 ) является 1,5 н.; 2 н. раствор Ca(NO3)2 (Э=1/2 ) является одномолярным. Перейти от молярной к нормальной концентрации, зная эквивалент, можно по формуле См=Э∙Сн.

Пример 5. Приготовить 250 мл 2 н. раствора Н2SO4 из концентрированного раствора

93,94%-ного (ρ=1,831г/см3) .

Решение: Рассчитываем молярную и молярную массу эквивалента серной кислоты:

M(Н2SO4) = 98 г/моль, Э(Н2SO4) = l/2 моль, Mэ(Н2SO4) = 98∙1/2 = 49 г/моль.

По формуле находим массу безводной Н2SO4, необходимой для приготовления 250 мл 2 н. заданного раствора:

CН=m/ Mэ ∙V; mве-ва(Н2SO4) =CН∙ Mэ ∙V=2∙49∙0,25 = 24,5г

Пример 6. Приготовить 200 г 30%-ного раствора HNO3 смешав в определенном массовом соотношении 60%-ный и 20%-ный растворы этой кислоты.

Решение: Для приготовления такого раствора применяют правило смешивания, по следующей схеме:

- Запишем массовые доли исходных растворов, а правее между ними – массовую долю раствора, который необходимо приготовить (всегда средняя величина должна быть

всередине):

-Вычтем массовые доли по диагонали (из большей всегда вычитаем меньшую). Ответ запишем по диагонали:

Расчет ведут по диагонали, а результаты берут по горизонтали. Числа 10 и 30 показывают, в каких массовых соотношениях нужно смешать ω1(HNO3) = 60% и ω2(HNO3) = 20% соответственно, чтобы получить 30%-ный раствор.

- Всего следует взять (10 + 30) =40 массовых частей растворов, что соответствует общей массе (200 г) приготовленного раствора. Определим, какую массу раствора с ω1(HNO3) = 60% необходимо взять:

- Определим массу раствора с ω2(HNO3) = 20%: m(раствора) = 200 -50 =150 г.

Таким образом, чтобы приготовить 200 г раствора с заданной концентрацией ω(HNO3) = 30%, следует взвесить 50 г раствора с ω1(HNO3) = 60% и 150 г раствора с ω2(HNO3) = 20%. При необходимости, можно перейти от массовых соотношений к объемным. Для этого определяют плотность каждого из исходных растворов и массовые соотношения пересчитывают на объемные.

Типовые задачи для самоподготовки

Тема: «Способы выражения концентрации растворов»

1.Определите массу воды, в которой необходимо растворить 20 г сульфата калия для получения раствора с массовой долей вещества 10%.

2.Сколько граммов поваренной соли NaCl нужно растворить в 500 г воды, чтобы приготовить 20%-ый раствор?

3.Сколько граммов гидроксида калия содержится в растворе объемом 200 мл с массовой долей КОН 10 %, плотность которого равна 1,09 г/мл?

4. Определите эквивалентную концентрацию и титр 0,01 М раствора гидроксида бария.

5.Навеску Na2CO3 0,4567 г растворили в мерной колбе на 200 мл. Чему равны титр и нормальность раствора?

6.Вычислите, сколько граммов фосфорной кислоты содержится в 2 л 0,2 н. её раствора.

7.Сколько миллилитров воды надо добавить к 200 мл раствора, содержащего 15 г CuSO4, чтобы получить 2 н. раствор?

8.Сколько граммов кристаллогидрата Na2SO4·10H2O следует взять для приготовления 263 г раствора, содержащего 5% безводной соли?

9.Рассчитайте молярность раствора ортофосфорной кислоты Н3РО4 с массовой долей вещества 30% (ρ=1,13 г/мл).3

10.К 550 г воды прибавили 20 мл 48%-ного раствора серной кислоты (р=1,38). Вычислить процентное содержание Н2SO4 в полученном растворе?

11.Какой объем 68,23%-ного раствора азотной кислоты (р=1,4) требуется для приготовления 50 мл 2 н. раствора?

12.Из раствора хлорида аммония испарилось 25 мл воды, в результате чего осталось 90 г раствора с массовой долей 31%. Рассчитайте массовую долю хлорида аммония в исходном растворе.

13.Определить массовую долю СuSO4 в растворе, полученном при растворении 30 г медного купороса СuSO4·5H2O в 500 г воды?